船舶航行性能

1、船舶航行性能船舶航行性能為了確保船舶在各種條件下的安全和正常航行，要求船舶具有良好的航行性能，這些航行性能包括浮力、穩(wěn)性、抗沉性、快速性、搖擺性和操作性。船舶浮性船舶在一定裝載情況下的漂浮能力叫做船舶浮性（buoyancy）船舶是浮體，決定船舶沉浮的力主要是重力和浮力。其漂浮條是：重力和浮力大小相等方向相反，而且兩力應(yīng)作用在同一鉛垂線上。船舶重力即船舶的總重量。船舶浮力是指水對(duì)船體的上托力根據(jù)阿基米德定理，船舶浮力大小等于船體所排開(kāi)同體

2、積水的重量。船舶重力，通常用W表示，它經(jīng)過(guò)船舶重量的中心，也叫重心（G），其方向垂直向下，船舶重心G的位置是隨貨物移動(dòng)而改變；船舶浮力，通常用B表示，它經(jīng)過(guò)船舶水下體積的幾何中心，也叫浮心（G），其方向垂直向上，船舶浮心G的位置是隨水線下船體體積的變化而變化，如圖123所示。船舶重力（W）和浮力（B）大小相等、方向相反且重力與浮力又是作用在同一鉛垂線上，這時(shí)船舶就平衡漂浮在水面上。如果增加載貨，重力增大船舶就會(huì)下沉，使吃水增加，浮力也就

3、增大，直到浮力和重力又相等，船舶就達(dá)到新的平衡位置；同樣，若重力減少，船舶上浮，也會(huì)到達(dá)另一新的平衡點(diǎn)。船舶的平衡漂浮狀態(tài)，簡(jiǎn)稱船舶浮態(tài)。船舶浮態(tài)可分為四種。1正浮狀態(tài)是指船舶首、尾、中的左右吃水都相等的情況。2縱傾狀態(tài)是指左右吃水相等而首尾吃水不等的情況。船首吃水大于船尾水叫首傾；船尾吃水大于船首吃水叫尾傾。為保持螺旋槳一定的水深，提高螺旋槳效率，一航未滿載的船舶都應(yīng)有一定的尾傾。3、橫傾狀態(tài)是指船首尾吃水相等而左右吃水不等的情況，航

4、行中不允許出現(xiàn)橫傾狀態(tài)。4、任意狀態(tài)是指既有橫傾又有縱橫傾的狀態(tài)。船舶在海上航行，經(jīng)常會(huì)遇到海浪打上甲板，冬季還會(huì)結(jié)成很厚的冰，這就等于給船舶增加了重量。為了保障船舶安全，船舶必須留有一定的儲(chǔ)備浮力（也叫保留浮力）。儲(chǔ)備浮力是指船舶主甲板以下至水線之間水密空間產(chǎn)生的浮力，如下圖所示。載貨越少，船舶干舷越高，儲(chǔ)備浮力越大，浮性越好，越有利于航行安全。所以，為了既保證船舶安全，又能充分利用船舶的載重能力，就必須根據(jù)不同季節(jié)和航區(qū)進(jìn)行合理配載

5、，使最大吃水不超過(guò)載重線標(biāo)志上規(guī)定的滿載吃水線。船舶穩(wěn)性積與該艙的艙空的比值。所以滿載鋼材的雜貨船，貨艙進(jìn)水時(shí)其進(jìn)水量就會(huì)較大地超過(guò)儲(chǔ)備浮力，就不一定保證船舶不沉。還應(yīng)指出，船舶在破損進(jìn)水后是否會(huì)傾覆或沉沒(méi)，在一定程度上還與船上人員采取的抗沉性措施有關(guān)。船舶破損進(jìn)水后的措施有很多，如抽水、灌水、堵漏、加固、拋棄船上載荷、移動(dòng)載荷或調(diào)駁壓載水等。抽水、灌水、堵漏、加固、拋棄船上載荷、移動(dòng)載荷是為了保證船舶浮力，有時(shí)為了減少船舶傾斜、改善船

6、舶浮態(tài)和穩(wěn)性，常常通過(guò)采用灌水或調(diào)駁到相應(yīng)的艙室的辦法來(lái)達(dá)到。船舶快速性船舶在主機(jī)輸出功率一定的條件下，盡量提高船速的能力叫船舶快速性（speedability）?？焖傩园?jié)能和速度兩層意義，所以提高船舶快速性也應(yīng)從這兩方面入手，即盡量提高推進(jìn)器的推力和減小船舶航行的阻力。船舶阻力包括水阻力和空氣阻力。由于水的密度比空氣大800多倍，所以船舶在海上航行時(shí)，主要考慮船體水阻力。船體水阻力為摩擦阻力、渦流阻力（形狀阻力）和興波阻力三個(gè)部分

7、。它們的總和就船體的總的水阻力。即：摩擦阻力是由水粘性引起，船在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，總有一層水粘附在船體表面，并跟著船體一起運(yùn)動(dòng)。船舶運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)水分子運(yùn)動(dòng)所消耗的能量，即為船舶克服摩擦阻力所消耗的能量。摩擦阻力的大小與船體浸水表面積、船體表面滑度、航速高低有關(guān)。因此，船舶定期進(jìn)塢清除污底，是減少摩擦阻力的重要措施。船體運(yùn)動(dòng)時(shí)除產(chǎn)生摩擦阻力之外，還同時(shí)產(chǎn)生渦流阻力，當(dāng)船體向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生一相對(duì)水流，由于水具有粘性，靠近船體表面處的相對(duì)水流速度就小，

8、到達(dá)船尾時(shí)，斷面擴(kuò)大，流速很快下降，可達(dá)到零或者倒流，就造成船尾部的渦流運(yùn)動(dòng)，使船尾壓力下降，對(duì)船舶就形成一個(gè)壓力差阻力，就叫渦流阻力，或叫形狀阻力。在船體彎曲度較大部分就容易產(chǎn)生渦流，尾部橫剖面作急劇收縮的船舶所引起的渦流阻力較為嚴(yán)重，而流線型船體就不產(chǎn)生渦流阻力或只產(chǎn)生極小的渦流阻力。因此，改善水下船體的線型，對(duì)船舶快速性影響很大。興波阻力是由于船舶航行中掀起的船行波，產(chǎn)生與船舶前進(jìn)方向相反的阻力。船行波分船首波和船尾波，在船行波傳

9、播中，如果船首波與船尾波在船尾處互相迭加，興波阻力就大；如果船首波和船尾波在船尾處互相抵消，興波阻力就小。所以興波阻就大小。，主要與航速和船長(zhǎng)有關(guān)。航速越快，興波阻力越大，在一定的設(shè)計(jì)航速下，適當(dāng)選擇船長(zhǎng)，可以減少興波阻力。遠(yuǎn)洋船多采用球鼻船首型，就是為了調(diào)整船長(zhǎng)，以達(dá)到減少興波阻力的目的。至于提高推進(jìn)器推力，由于目前海船的推進(jìn)器主要是采用螺旋槳，在主機(jī)輸出功率和轉(zhuǎn)速一定的條件下，正確設(shè)計(jì)或選擇螺旋槳的幾何形狀，對(duì)產(chǎn)生推力大小有很大關(guān)系